INGENIERIA ELECTRONICA VIII SEMESTRE ELECTRONICA III

Integrantes:

Diego lasso Brian narvaez Dallam acostaProfesor:

Ingeniero AcevedoSemestre:

VII

2012

OBJETIVOSprincipales Medicin de la relacin de rechazo en modo comn (CMRR) del OPAMP 741. Determinacin de la respuesta en lazo cerrado de un OP-AMP por el clculo de su producto ganancia-ancho de banda.

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MARCO TEORICORechazo al modo comn La razn de rechazo al mmodo comn (o cmrr, de las siglas en ingles common rejection ratio ) es uno de los parmetros de un amplifiador operacional u opamp, ( en ingles operational amplifier). En un conjunto de opamps configurados como amplificadores de intrumentacion , cuando el voltaje 1 (v-) y el voltaje 2(v+) son iguales , existe una pequea seal de salida, cuando lo ideal seria que esta fuero cero. La cmrr es una medida del rechazo que ofrece la configuracin a la entrada de voltaje comn.El CMRR es positivo y se mide en decibelios. Se define por la siguiente ecuacin:

donde Ad es la ganancia diferencial

y As es la ganancia en el modo comn

La relacin de rechazo de modo comn (CMRR) de un amplificador diferencial (u otro dispositivo) es la tendencia de los dispositivos para rechazar las seales de entrada comn para ambos conductores de entrada. Un alto CMRR es importante en aplicaciones donde se representa la seal de inters por un pequeo voltaje fluctuacin superpuesto a un voltaje (posiblemente grande) offset, o cuando la informacin pertinente est contenida en la diferencia de voltaje entre dos seales. (Un ejemplo es la transmisin de audio a travs de lneas balanceadas .)Idealmente, un amplificador diferencial toma las tensiones V + y V - en sus dos entradas y produce un voltaje de

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salida V O = Un d ( V + - V - ) , donde A d es la ganancia diferencial. Sin embargo, la salida de un amplificador diferencial real se describe mejor como donde A cm es la ganancia de modo comn, que es tpicamente mucho menor que la ganancia diferencial. El CMRR se define como la relacin de las potencias de la ganancia diferencial sobre la ganancia de modo comn, medido en positivos decibelios (utilizando as la regla de registro 20 ):

Como ganancia diferencial debe exceder de ganancia en modo comn, esto ser un nmero positivo, y el ms alto, mejor. La CMRR es una especificacin muy importante, ya que indica la cantidad de la seal de modo comn se publicar en la medicin. El valor de la CMRR depende a menudo de la seal de frecuencia , as, y debe ser especificado como una funcin de los mismos. A menudo es importante en la reduccin de ruido en las lneas de transmisin. Por ejemplo, cuando se mide la resistencia de un termopar en un entorno ruidoso, el ruido del ambiente aparece como un desplazamiento en tanto de entrada conduce, por lo que es un modo comn de voltaje de la seal. El CMRR del instrumento de medicin determina la atenuacin aplicada a la compensacin o el ruido.

Ejemplo: amplificadores operacionales

Tpica instrumentacin amplificadoraplicacin, diseado para tener un CMRR alto.

Un amplificador operacional (op-amp) tiene dos entradas, V + y V - , y una ganancia en lazo abierto G. En el caso ideal, la salida de un ideal amplificador operacional se comporta de acuerdo con la ecuacin Esta ecuacin representa un CMRR infinito: si ambas entradas fluctan por el mismo importe (mientras se mantiene una diferencia constante V + - V - ), este cambio no tendr ningn efecto en la salida. En aplicaciones reales, esto no es siempre el caso: cuanto menor sea el CMRR, mayor ser el efecto sobre la seal de salida, siguiendo la ecuacin general

Donde V CM representa el voltaje de modo comn en las entradas, o (V 2 /.

+

V +-)

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La 741 , un amplificador operacional comn chip, tiene un CMRR de 90 dB, que es razonable en la mayora de los casos. Un valor de 70 dB puede ser adecuada para las aplicaciones que son insensibles a los efectos sobre la salida del amplificador, y algunos dispositivos de gama alta pueden usar amplificadores operacionales con un CMRR de 120 dB o ms. As, por ejemplo, un amplificador operacional con el operativo CMRR 90dB con 10 V de modo comn tendr una salida de error de 316uV.

CMRRPara cuantificar la calidad del amplificador de instrumentacin, se especifica la llamada relacin de rechazo de modo comn (cmrr) que matemticamente se expresa como:

De la ultima formula podemos obtener la vout como.

De las hojas de datos de los amplificadores intrumentales podemos obtener por ejemplo: CMRR = 100db AD = 10 De la figura, VCM de modo comn es de 2..5VOLT La respuesta en freuencia del CMRR plana hasta alrededor de 100HZ

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EJE: aproximacion de transformador ideal a real

La medida del CMRR, en el sentido habitual, donde se supone un transformador con un apantallamiento electrosttico simple entre primario y secundario. Las tomas centrales de los devanados, si las hay, deben estar puestas a masa o terminadas segn especifique el fabricante. R2 puede ser la propia impedancia de entrada del instrumento de medida de tensin. El CMRR se calcula en decibelios "CMRR [dB]" como CMRR = 20 log (V2 /V1) En el caso de los transformadores empleados en telefona, en vez del CMRR se emplea un trmino con significado anlogo, que es el equilibrado longitudinal. Se define como el cociente entre la tensin en el secundario cuando se aplica una tensin determinada en el primario, y la tensin en el secundario cuando la misma tensin se aplica entre los dos terminales del primario juntos y tierra . A la tensin en el secundario se la denomina transversal en el primer caso y longitudinal en el segundo.

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EXPERIMENTO 1 MATERIALES Y EQUIPOS Un OP-AMP 741 Resistencias de: Dos de100k, dos de 100. Condensadores: 2 de 10F. Generador de onda seno y voltmetro. DISEO BASICO: Ad 20 log 10 Ac CMRR = R2 Ad = R1 Vomc Ac = VIm c

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PROCEDIMIENTO Y SOLUCION: 5.1) Monte en un Protoboard el circuito de la figura. Para este experimento las conexiones de la fuente de alimentacin son mostradas en el diagrama esquemtico. 5.2) Despus de aplicarle la alimentacin al circuito, mida con un voltmetro el voltaje de entrada ( V IMC ), ajuste el voltaje de entrada para leer un voltaje de por lo menos 2 Vrms (esta es una medida AC). Escriba el voltaje de entrada en modo comn. RST/ - Vimc : 2.033v 5.3) Ahora mida el correspondiente voltaje de salida en modo comn ( VOMC ) y escriba el resultado.R2 100k Vdd -15V V1 -2/2V 100 Hz

Vimc

R1 100 R3 100 R4 100k

2 3

4+

LM741/NS

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NO DATA AC V

7Vcc +15V

VomcC1 10uF + C2 10uF +

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RST/ - Vomc: 0,205v 5.4) Calcule la ganancia en modo comn Ac. RST/ AC= 0,205V/2033 = 0,100 5.5) Calcule la ganancia en modo diferencial Ad. Determine la CMRR. Nota:Para el amplificador operacional 741 la CMRR tpica es de 90dB, con mnimo de 70 dB. Para ser exactos la CMRR se da en dBs. . RST/ Ad=100k/100= 1000 CMRR: 20 LOG 10 .AD/AC = 20 LOG10.1000/0,100 = 20 LOG1O 10000 = 20 X4=80dB

EXPERIMENTO 2 1. MATERIALES Un OP-AMP 741 Resistencias de: Dos de10k, una de 1k y otra de 5k. Condensadores: 2 de 10F. Osciloscopio y generador de onda cuadrada.

2. DISEO BASICO: Producto de ancho de banda ganancia: GPB = Av*BW donde Av = Rf/R1.

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BW: ancho de banda del OP-AMP (la respuesta a alta frecuencia donde la ganancia de voltaje decrece hasta un factor de 0.707). . 3. PROCEDIMIENTO: 3.1) Monte en un Protoboard el circuito de la figura. Rf = 10k R1 = 10k

3.2) Coloque el osciloscopio de la siguiente forma:.

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Canal 1 y 2 a 0.5 V/Div, base de tiempo a 0.5ms/Div. 3.3) Ajuste el voltaje de entrada para que el voltaje de la salida sea 0.7Vpp a 1kHz. Como se sabe es un inversor y la ganancia es 1, verifique si el voltaje de entrada es 0.7Vpp. Mida la frecuencia en ese punto y escriba el resultado.ve 0.7vpp frecuenci a 1khz vs 0.7vpp

3.4) Ahora vari poco a poco la frecuencia de entrada hasta que el voltaje salida disminuya a 0.5Vpp. En ese momento vamos a obtener el ancho de banda BW del OP-AMP.ve fre vs 0.5vpp 510.2khz 0.5vpp

BW se obtiene en el momento en que al incrementar la frecuencia el voltaje de salida disminuye a 0.707*Vi, en nuestro caso en el momento en que al incrementar la frecuencia Vo = 0.707*07Vpp= 0.5Vpp.

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El producto del ancho de banda-ganancia (GPB) es el producto del BW por la ganancia de voltaje Av.

3.5) Ahora desconecte la alimentacin y cambie el valor de R1 por 5k, esto configura el amplificador con una Av = 2. Alimente el circuito y mida la amplitud de salida a 1kHz, debe ser igual a 1.4Vpp; incremente la frecuencia de entrada hasta que Vo = 1Vpp (1.4*0.707=1Vpp), mida la frecuencia en ese punto y escriba el resultado.ve fre vs 0.7vpp 255.1khz 1vpp

3.6) De nuevo calcule el producto ancho de banda ganancia (GPB), usando la ganancia de voltaje Av = 2. .ve fre vs 0.7vpp 55.55khz 5vpp

Si el porcentaje de cambio del GPB del numeral 3.5 y el 3.7 es menor al 5%, se dice que estos dos son los mismos incrementando la ganancia de voltaje del circuito; al duplicar la ganancia, el ancho de banda (BW) decrece, sin embargo el GPB, el cual depende de ambos permanece constante y es as como este producto restringe la respuesta a alta frecuencia de un OP-AMP para un valor dado de ganancia de voltaje. Entre mayor es la ganancia de voltaje, menor es el ancho de banda. 3.7) Ahora cambie la resistencia R1 por la de 1k, esto genera una Av = 10. Un voltaje de entrada de 0.7Vpp debe generar una salida de 7Vpp a 1kHz. Incremente la frecuencia de entrada hasta que la salida sea de 5Vpp. Mida la frecuencia en este punto. 3.8) Calcule el GPB. Este valor debe ser el mismo en los tres casos, se debe entonces concluir que el GPB es constante , luego una vez que se conoce este, inmediatamente se conoce la mxima ganancia de voltaje para cada.

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frecuencia dada; as como el SLEW RATE, el GPB es una medida de la respuesta en frecuencia del OP-AMP.

Resultados: Vout= 0,7vpp Vin= 0,7 vpp Vout= 0,5 Vts Vin= 0,7Vts frecuencia de 40, 98KHZ frecuencia de 40,98KHZ frecuencia de 423,7 KHZ frecuencia de 423,7 KHZ

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4. CONCLUSIONES Podemos concluir que para nuestro caso el GPB se encuentra dentro de la tolerancia establecida que es de un 5%.

Comprobamos mediante clculos matemticos partiendo de valores medidos que la Relacin de Rechazo en Modo Comn del amplificador LM741 se encuentra dentro de los parmetros establecidos por el fabricante. 5. BIBLIOGRAFIA

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